CN204768276U - 一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，包括：外筒和内筒；外筒包括筒本体，筒本体的两端分别设有具有进气口的第一封头和具有出气口的第二封头；内筒内套在筒本体内，二者之间形成一环形空间；内筒内依次设有分气室、反应层、热交换器；反应层包括催化剂层；热交换器包括壳程和管程；净化装置还包括一电加热器；VOCs废气从进气口进入净化装置后，依次通过环形空间、热交换壳程、电加热器、分气室、反应层、热交换器管程，最后净化后得到的气体从外筒上的出气口流出净化装置。本实用新型总装置内部结构紧凑，占地面积小，投入成本低，适用于产生小风量VOCs废气的小型装置。

Description

一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置

技术领域

本实用新型涉及有机物废气处理领域，尤指一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置。

背景技术

在我国，VOCs(volatileorganiccompounds)，即挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。VOCs废气包括烃类、卤代烃、醛酮类、酯类、醚类、醇类、聚合单用体、酰胺类和氰类等。有机废气是有害人体健康的污染物质，它会与大气中的NO₂反应生成O₃，可形成光化学烟雾，并伴随着异味、恶臭散发到空气中，不仅对人的眼、鼻和呼吸道有刺激作用，而且会对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响。其中某些种类的有机废气是影响人体某些器官和机体的变态反应源，甚至会造成急性和慢性中毒、致癌、致突变。另一方面，有机废气还可导致农作物减产。因此，VOCs废气的净化处理逐渐受到各国的重视，成为了大气污染控制中的一个热点，许多发达国家都颁布了相应的法令以限制VOCs废气的排放。

目前工业系统常用的VOCs废气净化处理方法有吸收法、冷凝法、吸附法、催化氧化法等。其中催化氧化法的应用较为广泛，其主要原理为：在催化剂的作用下，废气中可燃组分在较低的温度下(250～400℃)进行燃烧氧化，转化为CO₂气体、H₂O气体。催化氧化反应彻底，且无二次污染物产生。目前工程上设计的催化氧化系统，一般由热交换器、预热器、催化氧化反应器等设备组成。在实际应用中，这种催化氧化系统中的设备组成较为复杂、占用面积大，不适用于产生小风量的VOCs废气的小型装置，如印刷厂的制版机、烤箱、小型储罐排气等。

因此本申请人致力于提供一种小型VOCs废气净化装置，其内部结构排布紧凑，总装置占地面积小，投入成本低，适用于产生小风量VOCs废气的小型装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其内部结构排布紧凑，总装置占地面积小，投入成本低，适用于产生小风量VOCs废气的小型装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，包括：

外筒，所述外筒包括筒本体，所述筒本体的两端部分别设有第一封头和第二封头，所述第一封头上设有进气口，所述第二封头上设有出气口；

内筒，所述内筒套设在所述筒本体内部，且与所述筒本体之间形成一环形空间，所述环形空间与所述第一封头的内部空间相通，所述环形空间与所述第二封头的内部空间隔绝；

所述内筒内部依次设有分气室、反应层、热交换器；

所述反应层包括催化剂层，用于催化VOCs废气发生催化氧化反应；

所述热交换器包括壳程和管程，用于VOCs废气的热量交换；

所述净化装置还包括一电加热器，设置在所述内筒内部，用于将VOCs废气加热到其在反应层发生催化氧化反应所需的温度；

所述VOCs废气从所述外筒上的进气口进入所述净化装置，然后依次通过所述筒本体和内筒之间的环形空间、热交换器壳程、电加热器、分气室、反应层、热交换器管程，最后从所述外筒上的出气口流出。

本实用新型的小型VOCs废气净化装置具有外筒和内筒，且外筒和内筒之间形成的环形空间可以作为气体的流通管道，有效利用了净化装置的内部空间，且本实用新型将热交换器、电加热器、反应层集中设置在内筒内部，VOCs废气在一个装置内就可以完成热量交换和催化氧化反应，从而实现净化。本实用新型内部结构设置紧凑，这样有效减小了装置的总体积以及占地面积，从而降低了净化装置的投入成本。VOCs废气净化系统中常使用两种催化剂，分别为粒状催化剂和块状催化剂，根据本实用新型的内筒形状，其更适用于使用粒状催化剂的净化系统。

优选地，所述反应层还包括一预处理剂层，所述预处理剂层位于所述催化剂层和所述分气室之间，所述VOCs废气依次通过所述预处理剂层和所述催化剂层。

预处理剂层可以有效除掉VOCs废气中触媒毒，从而有效延长催化剂的使用寿命。

优选地，所述净化装置还包括一热电偶，所述热电偶从所述外筒的第一封头延伸至所述内筒的分气室内，用于测量所述VOCs废气通过所述反应层之前的温度。

根据热电偶测量的VOCs废气通过所述反应层之前的温度，可以实时监测净化装置的工作情况。

优选地，所述外筒的筒本体和第一封头之间采用可拆卸连接和/或所述外筒的筒本体和第二封头之间采用可拆卸连接。

这样设置方便外筒的安装和拆卸。

优选地，所述外筒的筒本体和第一封头为一体件和/或所述外筒的筒本体和第二封头为一体件。

优选地，所述反应层处的内筒与所述分气室处的内筒之间采用可拆卸连接和/或所述反应层处的内筒与所述热交换器处的内筒之间采用可拆卸连接。

这样设置方便内筒内的反应层、热交换器等部件的维修和保养。

优选地，所述反应层处的内筒与所述分气室处的内筒为一体件和/或所述反应层处的内筒与所述热交换器处的内筒为一体件。

本实用新型整体结构紧凑，有效利用了净化装置的内部空间，减小了净化装置的体积和占地面积，有效减低了净化装置的投入成本，适用于产生小风量VOCs废气的小型装置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是具体实施例适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置的内部结构示意图。

附图标号说明：

外筒1，筒本体11，第一封头12，进气口13，第二封头14，出气口15，环形空间16，内筒2，热交换器3，壳程31，管程32，分气室4，反应层5，催化剂层51，预处理剂层52，电加热器6，热电偶7，法兰8。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示，本具体实施例公开了一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，包括：外筒1，外筒1包括筒本体11；筒本体11的上端部上设有第一封头12，且第一封头12上设有进气口13；筒本体11的下端部设有第二封头14，且第二封头14上设有出气口15；内筒2，内筒2内套在筒本体11内，且内筒2和筒本体11的之间形成有一环形空间16，此环形空间16与外筒1的第一封头12的内部空间相通，与外筒1的第二封头14的内部空间隔绝；内筒2内部从图1中所示的其上端部到下端部依次设有分气室4、反应层5、热交换器3；反应层5包括催化剂层51；热交换器3包括壳程31和管程32，壳程31的上端部与分气室相通，其下端部与外筒1和内筒2之间的环形空间16相通，管程32的上端部靠近反应层5，其下端部与外筒1的第二封头14的内部空间相通；净化装置还包括一电加热器6，电加热器6从外筒1的第一封头12延伸至壳程31的上端部上方，用于将VOCs废气加热到其在反应层5处发生催化氧化反应所需的温度；

VOCs废气从外筒1的第一封头12上的进气口13进入第一封头12内，再进入外筒1和内筒2之间的环形空间16，再从热交换器3的壳程31的下端部进入壳程31，从其上端部流出壳程31，然后经电加热器6加热后进入分气室4，再通过反应层5净化，净化后得到的气体经过热交换器3的管程32换热降温后进入外筒1的第二封头14，最后从第二封头14上的出气口15流出净化装置。

示例性的，为了减少VOCs废气中会破坏催化剂的有害物质，延长催化剂的使用寿命，如图1所示，反应层5还包括一预处理剂层52，预处理剂层52位于催化剂层51和分气室4之间，也就是催化剂层51上方，VOCs废气依次通过预处理剂层52和催化剂层51。

示例性的，为了实时监测净化装置的工作情况，如图1所示，净化装置还包括一热电偶7，热电偶7从外筒1的第一封头12延伸至内筒2的分气室4内，用于测量VOCs废气通过反应层5之前的温度。

示例性的，为方便外筒的安装和拆卸，如图1所示，外筒1的筒本体11和第一封头12之间用法兰8可拆卸连接，外筒1的筒本体11和第二封头14之间用法兰8可拆卸连接。

示例性的，为方便内筒内的反应层和热交换器的维修和保养，如图1所示，反应层5处的内筒2与分气室4处的内筒2之间用法兰8可拆卸连接，反应层5处的内筒2与热交换器3处的内筒2之间用法兰8可拆卸连接。

当然了，在其他具体实施例中，本实用新型小型VOCs废气净化装置中的预处理剂层和热电偶都可以选择性地设置；电加热器也可以仅延伸至分气室内或者分气室与壳程的第一端部之间的位置；外筒和内筒的形状可以根据实际需要变化，但内筒的形状始终要适用催化剂层使用粒状催化剂的情况；外筒的筒本体和封头之间的连接方式也可以采用其他的固定连接或者可拆卸连接方式，内筒各部分之间的连接方式也同样可以采用其他的固定连接或者可拆卸连接方式，此处不再赘述。

示例性的，如图1所示，本实施例的具体应用情况如下：

VOCs废气从外筒1的第一封头12上的进气口13进入第一封头12，在第一封头12内分布均匀后进入外筒1和内筒2之间的环形空间16，然后在环形空间16中自上而下流动，温度较低的VOCs废气在经过温度较高的内筒2时，温度升高，有效提高了热利用效率，然后VOCs废气从热交换器3的壳程31的下端部进入壳程31，并在壳程31内进行热量交换，温度进一步升高，然后从其上端部流出壳程31，已经预热到一定温度的VOCs废气再经电加热器6进一步加热至催化反应需要的温度，进入分气室4，在分气室4分布均匀后，先通过预处理剂层52除去废气中触媒毒物质，再在催化剂的作用下，VOCs废气中的可燃组分进行氧化反应，转化为CO₂气体和H₂O气体，净化后得到的气体经热交换器3的管程32的上端部进入管程32中，在管程中交换热量降温，降温后的气体再经管程32的下端部进入外筒1的第二封头14内，最后从第二封头14上的出气口15流出净化装置。

本实用新型整体结构紧凑，有效利用了净化装置的内部空间，减小了净化装置的整体体积和占地面积，有效减低了净化装置的投入成本，适用于产生小风量VOCs废气的小型装置；并且本实用新型装置中VOCs废气流通气路的设置，有效提高了整个装置的热利用效率，从而降低了能量消耗。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于，包括：

外筒，所述外筒包括筒本体，所述筒本体的两端部分别设有第一封头和第二封头，所述第一封头上设有进气口，所述第二封头上设有出气口；

内筒，所述内筒套设在所述筒本体内部，且与所述筒本体之间形成一环形空间，所述环形空间与所述第一封头的内部空间相通，所述环形空间与所述第二封头的内部空间隔绝；

所述内筒内部依次设有分气室、反应层、热交换器；

所述反应层包括催化剂层，用于VOCs废气发生催化氧化反应；

所述热交换器包括壳程和管程，用于VOCs废气的热量交换；

所述净化装置还包括一电加热器，设置在所述内筒内部，用于将VOCs废气加热到其在反应层发生催化氧化反应所需的温度；

所述VOCs废气从所述外筒上的进气口进入所述净化装置，然后依次通过所述筒本体和内筒之间的环形空间、热交换器壳程、电加热器、分气室、反应层、热交换器管程，净化后得到的气体从所述外筒上的出气口流出。

2.如权利要求1所述的适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于：

所述反应层还包括一预处理剂层，所述预处理剂层位于所述催化剂层和所述分气室之间，所述VOCs废气依次通过所述预处理剂层和所述催化剂层。

3.如权利要求1所述的适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于：

所述净化装置还包括一热电偶，所述热电偶从所述外筒的第一封头延伸至所述内筒的分气室内，用于测量所述VOCs废气通过所述反应层之前的温度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于：

所述外筒的筒本体和第一封头之间采用可拆卸连接；

和/或；

所述外筒的筒本体和第二封头之间采用可拆卸连接。

5.如权利要求1至3中任一项所述的适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于：

所述外筒的筒本体和第一封头为一体件；

和/或；

所述外筒的筒本体和第二封头为一体件。

6.如权利要求1至3中任一项所述的适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于：

所述反应层处的内筒与所述分气室处的内筒之间采用可拆卸连接；

和/或；

所述反应层处的内筒与所述热交换器处的内筒之间采用可拆卸连接。

7.如权利要求1至3中任一项所述的适用于粒状催化剂的小型VOCs废气净化装置，其特征在于：

所述反应层处的内筒与所述分气室处的内筒为一体件；

和/或；

所述反应层处的内筒与所述热交换器处的内筒为一体件。